Wymienniki ciepła (LMTD): karta pracy z odpowiedziami

Darmowa karta pracy do druku – Wymienniki ciepła (LMTD): 6 zadań od łatwych do poziomu egzaminu, z kluczem odpowiedzi. Wydrukuj ją lub zapisz jako PDF.

Nowa karta pracyĆwicz online z podpowiedziami

Dla nauczycieli: można bezpłatnie drukować, kopiować i używać na zajęciach. Każdy nowy arkusz ma nowe wartości i własny klucz odpowiedzi. Będziemy wdzięczni za link do ExamProblems na stronie kursu.

Imię: ____________________   Data: ____________

1.Łatwy
długośćT140 °C70 °C120 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 140 do 70 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 120 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 140 → 70 °CTc: 15 → 120 °C
ΔTlm = K
2.Łatwy
długośćT170 °C55 °C65 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła ma powierzchnię wymiany ciepła 3 m² i współczynnik przenikania ciepła 200 W/(m²·K). Gorący płyn stygnie od 170 do 55 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 65 °C. Wyznacz strumień ciepła Q̇.

A = 3 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 170 → 55 °CTc: 20 → 65 °C
Q̇ = kW
3.Średni
długośćT130 °C10 °C40 °CΔT₁ΔT₂kondensująca para

W skraplaczu para skrapla się na zewnętrznej powierzchni rur w stałej temperaturze 130 °C. Woda chłodząca (5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) płynie przez rury i nagrzewa się od 10 do 40 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 1500 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Ts = 130 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 40 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
4.Średni
długośćT140 °C30 °C110 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła (jeden przepływ w płaszczu, dwa przepływy w rurach) ma przekazywać 790 kW. Gorący płyn stygnie od 140 do 30 °C, a zimny nagrzewa się od 10 do 110 °C. Współczynnik poprawkowy LMTD dla tego układu wynosi F = 0,88, a U = 500 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 790 kWF = 0,88U = 500 W/(m²·K)Th: 140 → 30 °CTc: 10 → 110 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT85 °C55 °C75,29 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) stygnie od 85 do 55 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 0,5 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 15 °C. Przy U = 1000 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 85 → 55 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Trudny
długośćT115 °C??15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła oba strumienie mają tę samą pojemność cieplną strumienia, ṁ·cp = 3 kW/K. Gorący strumień wpływa z temperaturą 115 °C, a zimny 15 °C. Wymiennik ma A = 3 m² i U = 300 W/(m²·K). Wyznacz temperaturę gorącego strumienia na wylocie Th,out.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 115 °CTc,in = 15 °CA = 3 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Klucz odpowiedzi

  1. 1. ΔTlm = 34,6 K
  2. 2. Q̇ = 38,23 kW
  3. 3. A = 4,008 m²
  4. 4. A = 72,8 m²
  5. 5. A = 5,888 m²
  6. 6. Th,out = 91,92 °C

Pełne rozwiązania krok po kroku: ćwicz ten temat na examproblems.com.